KR101134787B1 - A unit module and module for dye sensitized solar cell, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지 단위모듈은 로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장되며, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하다. 또한, 노출된 도 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능하다. 예를 들면, 개방된 접합 공간에서의 기계적 방식의 물리적, 전기적 접합이 가능하다. Dye-sensitized solar cell unit modules, modules, and methods of manufacturing the same are provided.
The dye-sensitized solar cell unit module according to the present invention is opposed to and is a dye-sensitized solar cell module comprising a first substrate and a second substrate, the conductive material is stacked on top, wherein the first substrate is more than the second substrate It has a wide width, the first substrate is further extended by a predetermined width in both directions of the second substrate, the manufacturing method of the dye-sensitized solar cell according to the present invention can effectively join the two modules in the exposed space of the operator Thus, more convenient joining between modules is possible. In addition, bonding in various ways is possible in the bonding space of the exposed FIG. Module. For example, mechanical and physical bonding in an open joint space is possible.
Description
본 발명은 염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하고, 노출된 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능한 구조의 염료감응 태양전지 단위모듈, 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다 .The present invention relates to a dye-sensitized solar cell unit module, a module, and a method of manufacturing the same. More specifically, since the operator can effectively bond the two modules in an exposed space, more convenient bonding is possible between the modules and the exposed module. The present invention relates to a dye-sensitized solar cell unit module, a module, and a method of manufacturing the same, which can be bonded in various ways in a junction space.
1991년도 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL)의 마이클 그라첼(Michael Gratzel) 연구팀에 의해 염료감응 나노입자 산화티타늄 태양전지가 개발된 이후 이 분야에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. Since the development of the dye-sensitized nanoparticle titanium oxide solar cell by the team of Michael Gratzel of the Swiss National Lausanne Institute of Advanced Technology (EPFL) in 1991, much work has been done in this area.
염료감응태양전지는 기존의 실리콘계 태양전지에 비해 제조단가가 현저기 낮기 때문에 기존의 비정질 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 가지고 있으며, 실리콘 태양전지와 달리 염료감응태양전지는 가시광선을 흡수하여 전자-홀 쌍을 생성할 수 있는 염료분자와, 생성된 전자를 전달하는 전이금속 산화물을 주 구성 재료로 하는 광전기화학적 태양전지이다.Dye-sensitized solar cells have the potential to replace conventional amorphous silicon solar cells because their manufacturing cost is significantly lower than conventional silicon-based solar cells. Unlike silicon solar cells, dye-sensitized solar cells absorb visible light It is a photoelectrochemical solar cell mainly composed of a dye molecule capable of generating electron-hole pairs and a transition metal oxide that transfers generated electrons.
도 1은 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지의 단위 셀 구성을 나타내는 평면도이고, 도 2는 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지를 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다. 도 1과 2를 참조하면, 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지는 제 1 기판(2)과 제 2 기판(4)이 서로 접합된 샌드위치 구조를 갖고, 제 2 기판(4)에 대향되는 제 1 기판(2)의 면에는 FTO 등의 전도성 물질(22)이 있고, 상기 전도성 물질(22) 상에는 TiO2 등의 나노입자 산화물층(6)이 있으며, 상기 산화물층(6) 상에는 염료분자가 흡착되어 있고, 제 1 기판에 대향되는 제 2 기판의 면에는 전도성 물질(22) 및 백금이 코팅되어 있다. 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 공간에는 전해질(18)이 충진되어 있고, 상기 제 1 기판(2), 제2 기판(4), 전해질(18)로 이루어진 단위를 하나의 셀(cell)로 하여 다수의 셀을 금속 그리드(grid, 10)로 Z-serise 형태의 직렬 모듈 구성으로 연결설치되어 구성된다. 이때, 상기 그리드는 통상적으로 전해질에 취약하므로 상기 그리드(10)의 외부를 밀봉부재(14)로 감싸 전해질(18)과 접촉되는 것을 방지하고, 전체 염료감응 태양전지 중 외측에 위치하는 염료감응 태양전지의 벽면을 밀봉부재(14)로 마감시켜 전해질이 외부로 누액되는 것을 방지한다. 상기 그리드(10)는 제 1 기판(2)에서 연장되는 제 1 그리드 및 제 2 기판(4)에서 연장되는 제 2 그리드가 상호 접합된 구조로서, 일반적으로 은과 같은 금속의 페이스트가 사용된다. 1 is a plan view illustrating a unit cell structure of a conventional dye-sensitized solar cell, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the conventional module-type dye-sensitized solar cell. 1 and 2, the conventional module-type dye-sensitized solar cell has a sandwich structure in which the
이와 같은 구조의 염료감응 태양전지 모듈의 상부 기판과 하부 기판은 도 1과 2에서 보는 바와 같이, 상부 기판과 하부 기판(이것은 상부 전극과 하부 전극에 대응된다)이 서로 반대 방향으로 돌출된 형태로서, 하나의 모듈에서 돌출된 하부 기판의 하부 전극은 다시 인접한 모듈의 상부 전극에 전기적으로 연결되는 구조이어야 한다. As shown in FIGS. 1 and 2, the upper substrate and the lower substrate of the dye-sensitized solar cell module having such a structure are formed in such a manner that the upper and lower substrates (which correspond to the upper and lower electrodes) protrude in opposite directions. The lower electrode of the lower substrate protruding from one module should be electrically connected to the upper electrode of the adjacent module again.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 각 모듈들을 연결시킨 후의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view after connecting each module according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 각 모듈들은 물리적으로 인접한 태양전지 모듈에 접합되어야 할 뿐만 아니라, 이러한 상기 접합을 통하여 상부 전극과 하부 전극들은 서로 전기적으로 연결하여야 한다. Referring to FIG. 3, not only each module should be bonded to a physically adjacent solar cell module but also the upper electrode and the lower electrode must be electrically connected to each other through the junction.
예를 들면, 도 3에서 태양전지 모듈 A의 상부 전극(22a)는 인접한 태양전지 모듈 B의 하부 전극(22b)와 전기적으로 연결되어야 한다. 즉, 모듈들의 접합은 각 모듈들의 견고한 물리적 연결뿐만 아니라 충분한 전도성 또한 보장되어야 한다. For example, in FIG. 3, the
이러한 전도성 접합 물질로서 폴리이미드와 같은 전도성 고분자가 있다. 하지만, 이러한 전도성 고분자는 전도성 자체가 떨어지기 때문에 그 효용성은 매우 약하다. Such conductive bonding materials include conductive polymers such as polyimide. However, these conductive polymers are very poor in their utility because of their poor conductivity.
두 번째의 접착 방식으로, 상기 인접한 모듈의 오버랩 영역(즉, 인접한 모듈의 상부 전극과 하부 전극이 중첩되는 영역)에 전도성 금속 볼을 포함하는 접착 물질을 도포하는 방식이 있다. 하지만, 상기 방식 또한 기판상의 전도성 전극에 금속 볼이 반드시 물리적으로 접촉하여야 하며, 만약 유기 재료가 일반적인 접착물질이 금속볼과 전도성 전극의 물리적 접촉을 저해시키는 경우라면, 충분한 전도도를 달성할 수 없을 것이다. 더 나아가, 마이크로 단위의 금속 볼을 사용하는 경우, 실제 물리적으로 접착되는 면적은 그다지 크지 않을 것이므로, 여러 개의 모듈을 한꺼번에 연결할 때 전체 모듈의 무게 때문에 일부의 연결부가 이격될 수 있다. In the second adhesive method, an adhesive material including a conductive metal ball is applied to an overlap region of the adjacent module (that is, a region where the upper electrode and the lower electrode of the adjacent module overlap). However, the above method also requires that the metal ball must be in physical contact with the conductive electrode on the substrate, and if the organic material is a general adhesive material that prevents the physical contact between the metal ball and the conductive electrode, sufficient conductivity may not be achieved. . Furthermore, in the case of using micro-unit metal balls, the actual physically bonded area will not be so large, and some connections may be spaced apart due to the weight of the entire module when connecting several modules at once.
세 번째 접착 방식으로, 은과 같은 금속 페이스트를 도포한 후, 이를 소결시키는 방식이 있다. 상기 방식은 고온의 소결 공정을 진행하여야 하므로, 비 경제적이고, 또한 후공정으로서 소결공정을 진행함에 따라 이미 완성된 태양전지 자체의 효율이 떨어지는 문제가 있다. As a third adhesive method, there is a method of applying a metal paste such as silver and then sintering it. Since the sintering process has to be carried out at a high temperature, it is not economical, and as the sintering process is performed as a post process, there is a problem in that the efficiency of the already completed solar cell itself is lowered.
따라서 본 발명이 해결하려는 과제는 보다 용이하고, 경제적인 방식으로 태양전지 모듈을 접합할 수 있는, 염료감응 태양전지 제조방법을 제공하는 것이다. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell manufacturing method that can be bonded to the solar cell module in an easier and more economical manner.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 물리적으로 견고하게 접합되며, 연결부에서의 전기적 전도도가 우수한 방식으로 접합된 염료감응 태양전지 단위 모듈 및 이를 복수 개 구비하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a dye-sensitized solar cell module and a dye-sensitized solar cell module having a plurality thereof bonded physically and firmly bonded, bonded in a manner excellent in electrical conductivity at the connection.
상기 과제를 위하여, 본 발명은 서로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 단위 모듈을 제공한다. To this end, the present invention is a dye-sensitized solar cell module facing each other, the first substrate and the second substrate each having a conductive material laminated thereon, the first substrate has a wider width than the second substrate The first substrate has a dye-sensitized solar cell unit module, characterized in that further extended by a predetermined width in both directions of the second substrate.
본 발명의 일 실시예에서 상기 모듈은 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층; 상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극; 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 전해질로부터 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하며, 본 발명은 또한 상술한 염료감응 태양전지 단위 모듈을 2개 이상 포함하며, 상기 단위 모듈들의 연장된 제 1 기판은 서로 인접한 모듈의 제 1 기판과 물리적으로 결합된다. In one embodiment of the present invention, the module is stacked on the conductive material layer of the first substrate or the second substrate, the nanoparticle oxide layer adsorbed dye molecules; A counter electrode provided on the conductive material layer stacked on another substrate facing the substrate provided with the nanoparticle oxide layer; A metal grid provided between the second substrate and the first substrate, the metal grid electrically connecting the first substrate and the second substrate; It is provided between the first substrate and the second substrate, and further comprises a sealing member for protecting the metal grid from the electrolyte, the present invention also includes two or more of the above-described dye-sensitized solar cell unit module, the unit module The first extended substrate is physically coupled with the first substrate of the module adjacent to each other.
상기 단위 모듈의 연장된 제 1 기판들의 결합은 전도성 금속 물질에 의하여 결합될 수 있으며, 상기 제 2 기판 사이의 공간에는 투명 물질이 충진됨으로써 상기 모듈은 전체적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. Bonding of the extended first substrates of the unit module may be coupled by a conductive metal material, and the module may have the same height as a whole by filling a transparent material in the space between the second substrates.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 서로 대향하며, 상부에 전도성 물질이 각각 적층된 제 1 기판 및 제 2 기판을 포함하는 염료감응 태양전지 모듈로서, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지며, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양측으로 소정 너비만큼 더 연장된 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지 모듈을 제공한다. In order to solve the above problems, the present invention is a dye-sensitized solar cell module comprising a first substrate and a second substrate facing each other, the conductive material is stacked on top, the first substrate is wider than the second substrate It has a width, the first substrate provides a dye-sensitized solar cell module, characterized in that further extended to a predetermined width on both sides of the second substrate.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 단위 모듈을 둘 이상 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서, 상기 단위 모듈의 기판 중 양측으로 너비가 연장된 제 1 기판을, 인접하는 단위 모듈의 기판 중 양측으로 연장된 또 다른 제 1 기판에 수평으로 접촉시키는 단계; 및 상기 접촉된 두 개의 제 1 기판상에 동시에 하나 이상의 접합층을 구비시키는 단계를 포함하는 염료감응 태양전지의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a dye-sensitized solar cell manufacturing method comprising at least two unit modules comprising a first substrate and a second substrate facing each other, in order to solve the above problems, the width of both of the substrate of the unit module Horizontally contacting the extended first substrate with another first substrate extending to both sides of the substrate of an adjacent unit module; And providing one or more bonding layers simultaneously on the two contacted first substrates.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 접합층 상에 투명 물질이 상기 제 2 기판과 동일 높이로 충진될 수 있으며, 상기 접합층은 금속 플레이트 또는 금속 테이프일 수 있다. In another embodiment of the present invention, a transparent material may be filled on the bonding layer at the same height as the second substrate, and the bonding layer may be a metal plate or a metal tape.
상기 단위 모듈은 또한 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 각각 적층된 전도성 물질층; 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층; 상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극; 상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 전해질로부터 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함할 수 있다.The unit module may also include a conductive material layer laminated on the first substrate or the second substrate, respectively; A nanoparticle oxide layer stacked on the conductive material layer of the first substrate or the second substrate, to which dye molecules are adsorbed; A counter electrode provided on the conductive material layer stacked on another substrate facing the substrate provided with the nanoparticle oxide layer; A metal grid provided between the second substrate and the first substrate, the metal grid electrically connecting the first substrate and the second substrate; And a sealing member provided between the first substrate and the second substrate and protecting the metal grid from the electrolyte.
본 발명의 또 다른 일 실시예는 서로 대향하는 제 1 기판과 제 2 기판을 포함하는 단위 모듈을 둘 이상 포함하며, 상기 제 1 기판은 제 2 기판보다 양측으로 소정 길이만큼 연장된 염료감응 태양전지의 제조방법에 있어서, 양 측으로 제 1 기판을 수용할 수 있는 홈이 구비된 고정부의 일 측 홈에 단위 모듈 중 어느 하나의 제 1 기판을 넣어서 고정시키는 단계; 상기 고정부의 타 측 홈에 또 다른 단위 모듈의 제 1 기판을 넣어서 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법을 제공한다. Another embodiment of the present invention includes two or more unit modules including a first substrate and a second substrate facing each other, the first substrate is a dye-sensitized solar cell extending by a predetermined length to both sides than the second substrate 1. A method of manufacturing a method comprising: inserting and fixing a first substrate of any one of a unit module to one side groove of a fixing part provided with a groove capable of receiving the first substrate on both sides; It provides a method for manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising the step of fixing by inserting the first substrate of another unit module in the other groove of the fixing portion.
상기 고정부는 전도성 금속 물질을 포함하며, 상기 홈의 높이는 제 1 기판의 높이보다 같거나, 적다. The fixing part includes a conductive metal material, and the height of the groove is equal to or less than the height of the first substrate.
본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 제조방법은 작업자가 노출된 공간에서 두 모듈을 효과적으로 접합시킬 수 있으므로, 보다 편리한 모듈 간의 접합이 가능하다. 또한, 노출된 도 모듈의 접합 공간에서 다양한 방식으로의 접합이 가능하다. 예를 들면, 개방된 접합 공간에서의 기계적 방식의 물리적, 전기적 접합이 가능하다. In the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell according to the present invention, since the operator can effectively bond the two modules in the exposed space, more convenient bonding between the modules is possible. In addition, bonding in various ways is possible in the bonding space of the exposed FIG. Module. For example, mechanical and physical bonding in an open joint space is possible.
도 1, 2는 종래의 모듈 형태의 염료감응형 태양전지의 단위 셀 구성을 나타내는 평면도, 단면도이다. 이다.
도 3은 종래의 염료감응형 태양전지의 단위 모듈을 결합한 후의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈의 단면도이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈을 접합시켜, 염료감응 태양전지 모듈을 제조하는 각 단계를 설명하는 도면이다.
도 8 및 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 결합 고정부 및 결합예를 설명하는 도면이다.1 and 2 are a plan view and a cross-sectional view showing a unit cell configuration of a conventional dye-sensitized solar cell. to be.
3 is a cross-sectional view after combining the unit module of the conventional dye-sensitized solar cell.
4 is a cross-sectional view of a unit module of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 is a view illustrating each step of manufacturing a dye-sensitized solar cell module by bonding the dye-sensitized solar cell unit module according to an embodiment of the present invention.
8 and 9 are views illustrating a coupling fixing portion and a coupling example of the dye-sensitized solar cell module according to another embodiment of the present invention.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. With respect to the embodiments of the present invention disclosed in the text, specific structural to functional descriptions are merely illustrated for the purpose of describing embodiments of the present invention, embodiments of the present invention may be implemented in various forms and It should not be construed as limited to the embodiments described in.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same constituent elements in the drawings and redundant explanations for the same constituent elements are omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it may further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated. In addition, the terms "... unit", "... unit", "module", "block", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which means hardware, software, or hardware. And software.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈의 단면도이다. 본 명세서에서 단위 모듈은 물리적으로 하나의 기판 단위를 의미하는 것으로서, 상기 단위 모듈에는 하나 이상의 단위 셀이 포함될 수 있다. 4 is a cross-sectional view of a unit module of a dye-sensitized solar cell according to an embodiment of the present invention. In the present specification, the unit module means physically one substrate unit, and the unit module may include one or more unit cells.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈은 서로 대향하는 두 개의 기판(제 1 기판(310), 제 2 기판(320))을 포함한다. Referring to FIG. 4, the dye-sensitized solar cell unit module according to the present invention includes two substrates (
상기 제 1 기판(310)과 제 2 기판(320) 상에는 FTO, ITO와 같은 투명전극 물질층(330a, 330b)이 적층되며, 상기 전도성 물질층을 통하여 내부에서 생성된 전자, 전하가 외부로 이동하게 된다. Transparent
본 발명은 특히 상부에 전도성 물질층이 적층된 제 1 기판과 제 2 기판 중 어느 하나(도 3에서는 제 1 기판(310)이나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다)는 이에 대향하는 다른 기판보다 더 넓은 너비를 갖는다. 즉, 종래 기술의 경우 동일한 너비의 기판들을 서로 엇갈리게 구성하였으나, 본 발명은 두 개의 기판 중 어느 하나를 더 넓게 구성한다. 즉, 상하로 전하, 전자를 외부로 이동시키는 종래 기술과 달리 본 발명은 수평방향으로의 양측으로 전자, 전하가 흐르게 되며, 이러한 셀 구성을 통하여 모듈 간의 접합 효과를 향상시킨다.The present invention is particularly one of the first substrate and the second substrate in which the conductive material layer is stacked (the
본 발명의 일 실시예에서, 제 1 기판(310)은 제 2 기판에 비하여 더 넓은 너비를 가지며, 양측으로 소정 너비(d)만큼 더 연장된 구성을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에서는 양측으로 동일한 너비만큼 더 연장되나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the
본 발명에서는 상기 제 2 기판(320)에 비하여 더 연장된 제 1 기판(310)의 너비부(310a, 310b)가 인접한 모듈간의 접합 영역으로 기능하는 구성을 제공하는데, 모듈 간의 접합은 다음에 보다 상세히 설명한다. The present invention provides a configuration in which the width portions 310a and 310b of the
도 4를 다시 참조하면, 본 발명에 따른 염료감응 태양전지의 단위 모듈을 구성하는 두 기판 중 하나는 다른 기판에 비하여 보다 넓은 너비를 가지며, 소정 너비만큼 연장된다. 더 나아가, 상기 단위 모듈에는 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층(330a) 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층(340)과, 상기 나노입자 산화물층(340)이 구비된 기판(여기에서는 제 1 기판, 310)에 대향하는 또 다른 기판(여기에서는 제 2 기판, 320)상의 전도성 물질층(330b) 위에 구비되며, 백금과 같은 물질로 이루어진 상대전극(350)을 포함한다. 특히 이러한 구성은 단위 모듈의 단위 셀을 이루는 것으로, 상기 단위 셀은 하나이거나, 도 4에서 보는 바와 같이 복수 개일 수 있다. 이 경우, 복수 개의 단위 셀은 물리적으로는 구분되나, 전기적으로는 연결되는 기술적 구성을 갖는데, 상기 물리적 구분은 밀봉부재(360)에 의하여, 상기 전기적 연결은 두 기판과 동시에 접촉하는 금속 그리드(370)에 의하여 이루어진다. 상기 두 기판 사이에는 또한 전해질(380)이 충진된다. 본 발명에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 각 요소의 기능과 효과는 이미 알려진 바와 같으니, 이하 생략한다. Referring to FIG. 4 again, one of the two substrates constituting the unit module of the dye-sensitized solar cell according to the present invention has a wider width than the other substrate and extends by a predetermined width. Furthermore, the unit module includes a
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈을 접합시켜, 염료감응 태양전지 모듈을 제조하는 각 단계를 설명하는 도면이다.5 to 7 is a view illustrating each step of manufacturing a dye-sensitized solar cell module by bonding the dye-sensitized solar cell unit module according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 하부의 제 1 기판(310A)이 양측으로 연장된 제 1 모듈(A)과 동일하게 하부의 제 1 기판(310B)이 양측으로 연장된 제 2 모듈(B)이 수평으로 서로 접근하여, 물리적으로 접촉하게 된다. 두 모듈에서 양측으로 연장된 하부 기판이 접촉함으로써 생성된 개방 영역(410, 이하 접합 영역)은 작업자가 위에서 이를 확인가능할 뿐만 아니라, 작업이 가능하다. 동일한 너비의 두 기판을 엇갈리게 구성함으로써 작업자가 물리적으로 접착 공정을 진행할 수 없는 종래 기술과 달리 본 발명은 이와 같이 두 모듈 간의 접합 영역을 노출, 개방시킨 모듈 구성을 제공하며, 이러한 기술 구성은 두 기판의 너비를 달리함으로써 가능하다. Referring to FIG. 5, the second module B in which the lower
도 6을 참조하면, 상기 두 모듈 사이의 접합 영역(410)에 접합층(420)이 적층된다. 상기 접합층(420)은 두 모듈의 하부 기판을 연결하여, 모듈들을 결합시키는 기능을 수행하는 기술적 수단으로, 예를 들면, 금속 박막과 같은 금속 플레이트가 상기 접합 영역(410)에 접합, 결합 수단으로 구비될 수 있으며, 이 경우 금속 플레이트는 두 모듈의 제 1 기판 각각(310A, 310B)에 물리적 방식으로 고정될 수 있다. 또는 금속 필름이나, 금속 테입 등도 상기 접합층(420)의 일 형태로 가능하다. Referring to FIG. 6, a
특히 상하 전극을 물리적으로 연결함과 동시에 전기적으로 연결하여야 했던 종래 기술에서는 물리적 접착과 전기적 연결이 어느 정도 상쇄되어야만 했었다. 예를 들면, 금속 볼을 유기 접착제와 동시에 사용하는 경우 금속 볼에 의한 접착력 약화(왜냐하면 금속 불은 두 전극에 반드시 물리적으로 접촉하여야 하기 때문에, 필연적으로 접착면적 감소에 의한 접착력 약화가 발생한다)와, 유기 접착제에 의하여 저항이 증가하게 된다. In particular, in the prior art in which the upper and lower electrodes had to be electrically connected at the same time, the physical adhesion and the electrical connection had to be offset to some extent. For example, when the metal balls are used simultaneously with the organic adhesive, the weakening of the adhesion by the metal balls (because the metal fire must be in physical contact with the two electrodes, inevitably, the weakening of the adhesion occurs due to the reduction of the adhesion area), The resistance is increased by the organic adhesive.
하지만, 본 발명은 종래 기술과 달리 두 모듈을 수평으로 접촉시킴으로써 별도의 전도성 물질 사용 없이 두 모듈이 먼저 전기적으로 연결될 수 있다. 하지만, 최소한의 전기 저항을 위하여 모듈들을 접합시키는 접합층(420)은 전도성 금속을 포함하는 것이 바람직하다. However, according to the present invention, the two modules may be electrically connected to each other without using a separate conductive material by horizontally contacting the two modules. However, the
더 나아가, 상기 접합층(420)이 구비되는 모듈 간의 접합 영역(410)은 외부에 노출, 개방된 형태이므로, 상기 접합층(420)의 적층 공정(즉, 모듈의 접합 공정)은 상기 접합 영역이 폐쇄된 종래 기술에 비하여 간단하고, 효과적이다. Furthermore, since the
도 7을 참조하면, 상기 접합층(420)이 제 1 기판(310A, 310B)상의 접합영역(410)에 적층된 이후, 모듈들의 제 2 기판(320A)과 제 2 기판(320B) 사이에는 별도의 충진 물질(430)이 구비된다. Referring to FIG. 7, after the
상기 충진 물질(430)은 염료감응 태양전지의 효율을 유지, 향상시키기 위하여, 투명 물질인 것이 바람직하며, 더 나아가, 상기 제 2 기판(320A, 320B)과 동일 높이로 충진되는 것이 바람직하다. In order to maintain and improve the efficiency of the dye-sensitized solar cell, the filling
하지만, 상기 충진 물질(430)은 본 발명에 따른 염료감응 태양전지에 있어서 별도의 전도성 통로로서 기능하지 않으므로, 다양한 유기 재료 등이 사용될 수 있으며, 필요한 경우, 별도의 충진 물질이 제 2 기판들(320A, 320B) 사이에 충진되지 않을 수 있다. However, since the filling
두 모듈에서 연장된 두 개의 하부 기판을 동시에 접촉시킨 후, 기판 사이의 접촉면 위에 접촉물질(접합층)을 동시에 도포시키는 상기 방식 이외에, 본 발명의 또 다른 일 실시예는 두 모듈의 연장된 기판 사이에 상기 기판들을 양 측으로 고정시키는 고정부를 삽입시키는 기술적 구성을 제공한다. In addition to the above method of simultaneously contacting two lower substrates extending from two modules, and then simultaneously applying a contact material (bonding layer) on the contact surface between the substrates, another embodiment of the present invention provides a method for extending the two substrates between the two substrates. It provides a technical configuration for inserting a fixing portion for fixing the substrate to both sides.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 모듈(A, B)과 상기 모듈 사이에 양측으로 상기 모듈의 연장된 기판(701a, 701b)을 수용할 수 있는 홈(704a, 704b)을 포함하는 고정부(703)가 단면 방향으로 개시되며, 상기 고정부의 일 측으로 모듈의 연장된 기판(701a)이 내삽된 이후의 단면을 나타내는 도면이다. 즉, 상기 모듈의 상, 하 대향 기판 중 하부 기판(701a, 701b)은 그 너비가 상부 기판(702a, 702b)의 너비보다 넓으면, 양측으로 소정 길이만큼 더 연장된 것을 알 수 있다. 이러한 구성은 위에서 설명한 바와 동일하다.8 includes two modules A and B and
도 8의 상단부를 참조하면, 상기 고정부(703)는 두 개의 모듈을 고정시키는 일종의 클립과 같은 기능을 수행하며, 이를 위하여 고정부(703)는 양측으로 소정 높이의 홈(704a, 704b)를 포함하는 구조이다. 더 나아가, 본 발명의 일 실시예에서 상기 고정부(703)는 양 측면으로 내삽되는 기판을 전기적으로도 연결시키는, 전도성 통로로서 기능하므로, 두 기판 상부와 동시에 접촉하는 통로부(704)를 더 포함하며, 이를 동시에 만족시키는 고정부 형상은 도 8에서 도시된 바와 같이 아령 형태가 되며, 전도성 금속 물질을 포함하는 것이 바람직하다. Referring to the upper part of FIG. 8, the fixing
도 8의 하단부를 참조하면, 상기 고정부의 일 측에 구비된 홈(704a)에 모듈 A의 제 1 기판(701a)가 넣어지며, 이로써 상기 홈(704a)에 의하여 1 기판이 고정된다. 특히 상기 고정부 홈(703a)의 높이는 전극물질이 도포된 제 1 기판(701a)의 높이와 동일하거나, 또는 이보다 적은 것이 바람직한데, 만약 제 1 기판의 높이보다 크다면 상기 고정부(702)의 홈(703a)은 물리적으로 기판을 고정시키기 어렵다. 즉, 금속과 같이 소정의 탄성을 갖는 물질을 고정부로 사용하는 경우, 물리적으로 기판을 홈(703a)에 넣음에 따라 상기 홈(703a)은 일정 수준만큼 벌어지며, 그 반작용에 의하여 발생하는 탄성력은 이후 홈 내부로 삽입된 기판을 물리적으로 고정시키는 구동력으로 작용할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서 고정부(703) 물질로 금속을 사용하는 것은, 전기 전도 효과와 함께, 기판을 고정시키는 탄성력 발생의 효과를 동시에 발생시킨다. Referring to the lower end of FIG. 8, the
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 두 개의 모듈(A, B)을 고정부(703)의 양측 홈(704a, 704b)에 넣기 전과 후의 평면도이다.9 is a plan view before and after putting the two modules (A, B) into the two grooves (704a, 704b) of the fixing
도 9를 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 모듈은 위에서 보았을 때 하부 기판이 소정 너비만큼 더 연장되며, 제 1 기판(701a, 701b)은 제 2 기판(702a, 702b)에도 불구하고 일부 노출된다. Referring to FIG. 9, first, the module according to the present invention further extends a lower substrate by a predetermined width when viewed from above, and the
상기 소정 너비만큼 연장된 하부 기판인 제 1 기판(701a, 701b)들은 고정부(702)의 양측 홈에 각각 넣어지며, 이로써 고정부(702)는 양 측으로 두 개의 모듈, 보다 정확하게는 두 모듈의 제 1 기판(701a, 701b)들을 고정시킨다. The
본 발명의 일 실시예에서 상기 고정부(703)는 소정의 길이(L)를 가지며, 소정 길이에 걸쳐 양측으로 두 모듈(A, B)의 제 1 기판(701a, 701b)를 고정시킨다. 따라서, 상기 고정부의 길이가 길면, 지지체로서의 고정부의 효과는 더욱 커질 수 있다. In one embodiment of the present invention, the fixing
본 실시예는 상술한 바와 같이 모듈의 기판 중 그 너비가 연장된 기판을 물리적으로 고정시키는, 클립과 같은 고정부를 두 모듈 사이에 구비시킨다. 이와 같은 구성은 염료감응 태양전지 제조방법에 있어서, 모듈들의 결합 공정을 단순화시킨다는 장점이 있다. 더 나아가, 물리적으로 고정된 기판은 소결 공정 등을 통하여 결합시키는 종래 기술에 비하여 단락의 우려가 상대적으로 적다. 또한, 소정의 탄성을 가진 상기 고정부는 외부의 압력 등에 따라 모듈들이 휘어지는 경우에도 탄력적으로 적응하며, 이로써 기판 연결의 내구성을 증가시킨다. 또한, 각 모듈의 색상과 동일하게 구성할 수 있으므로, 시각적인 심미감도 발생시킬 수 있다. This embodiment includes a fixing part, such as a clip, between the two modules, which physically fixes the substrate whose width is extended among the substrates of the module as described above. Such a configuration has an advantage of simplifying the bonding process of the modules in the dye-sensitized solar cell manufacturing method. Furthermore, the physically fixed substrates are relatively less susceptible to short circuits than the prior art, which is bonded through a sintering process or the like. In addition, the fixing part having a predetermined elasticity elastically adapts even when the modules are bent due to external pressure or the like, thereby increasing durability of the substrate connection. In addition, since it can be configured in the same color as each module, it can also generate a visual aesthetic.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible. Accordingly, the spirit of the invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications will fall within the scope of the invention.
310, 310A, 310B : 제 1 기판
320, 320A, 320B : 제 2 기판
330, 340: 전도성 물질층
410 : 접합영역
420 : 접합층
430 : 충진물질310, 310A, 310B: first substrate
320, 320A, 320B: second substrate
330, 340: conductive material layer
410: junction area
420: bonding layer
430: filling material
Claims (12)
상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판보다 넓은 너비를 가지고, 상기 제 1 기판은 상기 제 2 기판의 양 방향으로 소정 너비만큼 더 연장된 염료감응 태양전지 모듈을 2개 이상 포함하고, 여기에서 상기 제 1 기판들 각각을 양 측으로 수용할 수 있는 홈을 가지고, 전도성 금속물질을 포함하는 고정부가, 인접한 모듈들의 제 1 기판들 사이에 구비되며, 상기 인접한 모듈들의 제 1 기판 각각은 상기 홈의 내측으로 삽입되어 고정되는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. A dye-sensitized solar cell comprising a dye-sensitized solar cell module facing each other and including a first substrate and a second substrate each having a conductive material stacked thereon, wherein the dye-sensitized solar cell includes:
The first substrate has a wider width than the second substrate, and the first substrate includes two or more dye-sensitized solar cell modules further extended by a predetermined width in both directions of the second substrate. Each of the first substrates has grooves for receiving both sides, and a fixing part including a conductive metal material is provided between the first substrates of adjacent modules, and each of the first substrates of the adjacent modules is inward of the groove. Dye-sensitized solar cell, characterized in that inserted and fixed.
상기 모듈은 ,
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층;
상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극;
상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 채워져 있는 전해질로부터 상기 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. The method of claim 1,
The module is,
A nanoparticle oxide layer stacked on the conductive material layer of the first substrate or the second substrate, to which dye molecules are adsorbed;
A counter electrode provided on the conductive material layer stacked on another substrate facing the substrate provided with the nanoparticle oxide layer;
A metal grid provided between the second substrate and the first substrate, the metal grid electrically connecting the first substrate and the second substrate; And
And a sealing member provided between the first substrate and the second substrate and protecting the metal grid from an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate.
상기 고정부에 의하여 고정된 상기 제 1 기판상에는 투명 물질이 채워지며, 상기 투명 물질이 채워진 염료감응 태양전지는 전체적으로 동일한 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지. The method of claim 2,
The dye-sensitized solar cell, characterized in that the transparent material is filled on the first substrate fixed by the fixing portion, the dye-sensitized solar cell filled with the transparent material has the same height as a whole.
상기 단위 모듈의 기판 중 양측으로 너비가 연장된 제 1 기판을, 인접하는 단위 모듈의 기판 중 양측으로 연장된 또 다른 제 1 기판에 수평으로 접촉시키는 단계;
상기 접촉된 두 개의 제 1 기판상에 접합층을 동시에 구비시키는 단계; 및
상기 접합층을 구비시킨 후, 상기 접합층 상에 투명 물질을 상기 제 2 기판과 동일 높이로 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법.In the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising at least two unit modules comprising a first substrate and a second substrate facing each other,
Horizontally contacting a first substrate having a width extending to both sides of the substrate of the unit module with another first substrate extending to both sides of the substrate of the adjacent unit module;
Simultaneously providing a bonding layer on the two contacted first substrates; And
After the bonding layer is provided, the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell further comprises the step of filling a transparent material on the bonding layer to the same height as the second substrate.
상기 접합층은 금속 플레이트 또는 금속 테이프인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법.The method of claim 7, wherein
The bonding layer is a method of manufacturing a dye-sensitized solar cell, characterized in that the metal plate or metal tape.
상기 단위 모듈은 상기 제 1 기판 또는 제 2 기판 상에 각각 적층된 전도성 물질층;
상기 제 1 기판 또는 제 2 기판의 전도성 물질층 위에 적층되며, 염료분자가 흡착된 나노입자 산화물층;
상기 나노입자 산화물층이 구비된 기판에 대향하는 또 다른 기판상에 적층된 전도성 물질층 위에 구비된 상대전극;
상기 제 2 기판과 제 1 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 전기적으로 연결하는 금속 그리드; 및
상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 구비되며, 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 채워지는 전해질로부터 상기 금속 그리드를 보호하는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법.The method of claim 9,
The unit module may include a conductive material layer laminated on the first substrate or the second substrate, respectively;
A nanoparticle oxide layer stacked on the conductive material layer of the first substrate or the second substrate, to which dye molecules are adsorbed;
A counter electrode provided on the conductive material layer stacked on another substrate facing the substrate provided with the nanoparticle oxide layer;
A metal grid provided between the second substrate and the first substrate, the metal grid electrically connecting the first substrate and the second substrate; And
The method of manufacturing a dye-sensitized solar cell further comprises a sealing member provided between the first substrate and the second substrate and protecting the metal grid from an electrolyte filled between the first substrate and the second substrate. .
양 측으로 제 1 기판을 수용할 수 있는 홈이 구비된 고정부의 일 측 홈 내측에 상기 모듈 중 어느 하나의 제 1 기판을 삽입시켜, 고정시키는 단계;
상기 고정부의 타 측 홈 내측에 상기 모듈 중 또 다른 모듈의 제 1 기판을 삽입시켜, 고정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법. In the method of manufacturing a dye-sensitized solar cell comprising at least two modules comprising a first substrate and a second substrate facing each other, wherein the first substrate is extended by a predetermined length to both sides than the second substrate,
Inserting and fixing the first substrate of any one of the modules inside one groove of a fixing part having a groove capable of receiving the first substrate on both sides;
And inserting and fixing the first substrate of another module of the module inside the other side groove of the fixing part.
상기 고정부는 전도성 금속 물질을 포함하며, 상기 홈의 높이는 제 1 기판의 높이 이하인 것을 특징으로 하는 염료감응 태양전지의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The fixing part comprises a conductive metal material, the height of the groove is a manufacturing method of the dye-sensitized solar cell, characterized in that less than the height of the first substrate.
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